委重投艱揭秘「長二捆」成功背後的血淚故事

知識 09-06

1990年7月16日，我國第一枚捆綁式運載火箭「長征二號E」（俗稱「長二捆」）在西昌衛星發射中心成功發射，將一顆巴基斯坦科學試驗衛星送入了預定軌道。「長二捆」的運載能力幾乎比「長征二號C」翻了兩番，它的成功首飛著實讓世界嚇了一跳。

法國《世界報》寫道：「這是一枚令人生畏的火箭，它的成功，加強了中國運載火箭在世界市場的競爭。」

原來持懷疑態度的美國火箭專家也不得不讚歎：「它的成功，使中國火箭低軌道運載能力達到了世界先進水平，中國運載火箭技術邁上了一個新台階！」

作為我國第一種捆綁式運載火箭，「長二捆」無疑具有里程碑式的意義。而且你很難想到，一枚火箭的研製通常需要四五年時間，而「長二捆」從批准立項到發射成功，僅耗時一年半，堪稱世界航天史上的一個奇蹟。不過，創造奇蹟的過程卻並不順遂，有犧牲，亦有失敗。

1、緣起

1986年，對於美國航天界而言是災難頻仍的一年。

1月28日，「挑戰者」號太空梭在升空73秒後突然爆炸解體，導致7名機組成員全部罹難；

4月18日，一枚搭載著軍事偵察衛星的「大力神34D」運載火箭在發射8.5秒後發生爆炸，釀成箭星雙毀的嚴重事故；

5月3日，一枚攜帶氣象衛星的「德爾塔」火箭在起飛91秒後失去控制，再次發生箭星雙毀的事故……

1986年1月28日，「挑戰者」號太空梭升空後爆炸（圖片來源：Wikipedia）

美國無奈地停飛了太空梭和多數運載火箭，衛星製造商和運營商們便寄希望於歐空局。然而，恰在此時歐空局的火箭也出事了。5月30日，「阿麗亞娜二號」火箭因第三級未能及時點火而發射失敗。於是，衛星製造商和運營商們又紛紛將目光投向了中國。

面對爆滿的國際商業航天發射需求，我國決定抓住這個機會，擠進世界航天發射市場。俗話說「沒有金剛鑽，別攬瓷器活」，想要從航天發射市場分一杯羹，必須得有拿得出手的大推力運載火箭才行。然而，當時的「長征二號」運載火箭在歷經多次改型後已經觸到了技術的天花板，起飛推力和起飛質量分別只有2960千牛和240噸，很難再有突破。搶佔市場還講求一個「快」字，必須在盡量短的時間內推出一款大推力火箭。既要快又要好，不少人犯了難。

在經過大量分析論證後，直到1988年，總設計師王德臣等人給出了一個大膽的方案：在技術成熟的「長征二號」火箭周圍捆綁4個小火箭（即助推器），每個小火箭都安裝一台和「長征二號」相同的發動機，如此一來，新火箭「長二捆」的起飛推力和起飛質量都將比「長征二號」提高近一倍。

「長二捆」的總體結構示意圖（圖片來源：文獻[1]）

2、犧牲

方案有了，那就擼起袖子干吧。只是時間有些緊迫，航空航天工業部要求18個月內完成「長二捆」的研製和發射。

捆綁技術，一方面要求小火箭能夠牢固地捆綁在芯級周圍，以推動火箭飛行，另一方面又要求小火箭在燃料消耗完後，能及時與芯級分離，因此火箭結構十分複雜，此前我國從未採用過。時間緊、任務重，所有人都想方設法縮短工期。

一天，總裝二級箭的車間主任找到總指揮王永志，自信地說：「我們有能力對總裝時間壓縮再壓縮，給我一個半月就能完成。」王永志聽罷嘿嘿一笑：「哪有一個半月，只能給你18天！」

就這樣，從總設計師到一線工人，全都夜以繼日地連軸轉，僅100天就繪製了44萬張圖紙，一年左右便完成了8000多項生產任務、300多項地面試驗。

研製人員加班加點地分析「長二捆」的姿態控制問題（圖片來源：文獻[1]）

專家們在討論「長二捆」的動力問題（圖片來源：文獻[1]）

1990年7月8日，第一枚「長二捆」終於如期出現在了發射場。正當所有人都期待新火箭一飛衝天時，意外卻發生了：一級火箭尾段竟然向外冒黃煙！原來，火箭所用的推進劑四氧化二氮具有很強的腐蝕性，推進劑管路中的一個密封墊圈遭到了腐蝕，四氧化二氮便逃了出來。四氧化二氮有劇毒，會危害現場工作人員的健康，更令人揪心的是，萬一旁邊的燃料偏二甲肼也滲漏，將會引發起火爆炸。

由於四氧化二氮和偏二甲肼有毒，工作人員在檢查火箭加註設備時必須全副武裝（圖片來源：新華網）

情況萬分危急，必須立刻搶修。然而，別看火箭尾段體積不大，卻安裝了眾多儀器設備，人在裡面根本動彈不得。而且，儘管人們已經泄出了推進劑，但火箭內部仍難免有毒氣殘留，工作人員必須穿著臃腫的防護服，時值酷暑，操作10分鐘就會滿身大汗，不得不換人。儘管大家都身穿防護服，可由於火箭尾段空氣不流通，毒氣含量大，當搶修任務完成時，居然有十多位工作人員因為中毒倒下了，其中一位甚至獻出了寶貴的生命！

3、失敗

後來的事兒大家都知道了，1990年7月16日，航天人用生命換來了第一枚「長二捆」的成功發射。

大推力運載火箭這個「金剛鑽」有了，國際訂單也就來了。1992年3月22日，西昌發射場，第二枚「長二捆」搭載著一顆澳大利亞衛星蓄勢待發。

「預備——點火——」隨著口令發出，火箭尾部噴出熊熊火焰，然後，就沒有然後了。現場的工作人員和看電視直播的吃瓜群眾等了很久也沒看到火箭飛起來，發射失敗了。作為總設計師，王德臣的心情瞬間跌到了谷底，不過他立刻意識到必須竭力保住衛星和發射設施。當時火箭尾部還有推進劑在燃燒，空氣中到處瀰漫著魚腥味，隨時都可能發生的爆炸，王德臣可顧不上這些，幾分鐘後他便和搶險隊員們一起出現在了發射現場。經過連續兩天的奮戰，終於保住了火箭和衛星，這時人們才驚訝地發現，王德臣幾乎一夜白了頭，整個人變得十分蒼老。

17天後，調查結果出來了，所有人都大吃一驚，失敗竟是由於一個小小的鋁屑！原來，點火電路的一個觸點上不慎落有多餘的鋁屑，其產生的電弧接通了旁邊的關機觸點，導致控制助推器發動機的電爆管通電爆炸，兩個助推器的發動機因而錯誤關機，火箭的「心臟」動力不足，自然無法飛起來。

教訓是深刻的，航天發射容不得一絲馬虎。痛定思痛，人們制定了嚴格的規章制度來防範多餘物的出現。4個多月後，第三枚「長二捆」終於成功了。

第三枚好不容易成功了，誰料，第四枚又出了幺蛾子。1992年底，第四枚「長二捆」發射48秒後，衛星爆炸了。後來，第五枚成功了，第六枚又發生了升空50秒後衛星爆炸的事兒。奇怪，為何衛星總是爆炸呢，而且還都是在發射約50秒後？

幾個月的調查分析後，原因終於水落石出。原來，火箭在升空50秒後飛行速度會跨過聲速，此時空氣阻力急劇增加，導致火箭和衛星強烈振動。糟糕的是，衛星是一家美國公司設計生產的，出於技術保密，他們沒有向中國提供衛星結構特性的數據，因此儘管我國的研製人員對振動問題憂心忡忡，卻無法進行火箭和衛星的振動耦合分析。誰知衛星的振動頻率竟和火箭的振動頻率相近，於是最讓人擔心的事情發生了，衛星和火箭發生了共振，造成推進劑泄漏爆炸。

4、謝幕

原因找到了，美國的衛星生產商終於願意交出衛星結構特性的數據了，於是問題迎刃而解。

1995年11月28日，第七枚「長二捆」成功將亞洲衛星公司的一顆衛星送入預定軌道。一個月後，第八枚，也是最後一枚「長二捆」，同樣圓滿完成了任務。

「長二捆」的研製過程充滿了曲折，但梅花香自苦寒來，正是在摸爬滾打中，我國掌握了火箭的捆綁和橫向分離技術、力學環境預測和控制技術等諸多新技術，為後來發展更先進的運載火箭和實施載人航天工程奠定了堅實基礎。在後來者中，最著名的非「長征二號F」莫屬，它由「長二捆」改進而來，在近二十年里，成功將神舟系列飛船和天宮實驗室送上天。